转炉炼钢工艺朱荣详解.ppt

炼钢工艺授课内容 参考书：钢铁冶金学（陈家祥） 转炉炼钢学（徐文派） ,现代电弧炉炼钢（李士琦） 氧气转炉炼钢工艺与设备 (王雅贞)，特殊钢炉外精炼 (知水) 1 转炉炼钢的发展 1855－1856年英国人亨利.贝塞麦(Henly)开发了酸性底吹空气转炉炼钢法； 1878年英国人托马斯(S.G.Thomas)碱性底吹空气转炉炼钢法； 1940年廉价获得氧气后，瑞士、奥地利开发了顶吹氧气转炉，1952年在奥地利林茨(Linz)和多纳维茨城(Donawitz)建成第一座30吨碱性顶吹氧气转炉(LD转炉)；或称BOF(Basic Oxygen Furnace)。 1970年开发顶底复合吹炼转炉。 我国的炼钢发展史。 氧气转炉的种类 ?氧气顶吹转炉 氧气底吹转炉（或氧气侧吹转炉 ） 氧气顶底复合转炉 转炉炼钢方法的发展演变 顶吹氧气转炉炼钢工艺特点 完全依靠铁水氧化带来的化学热及物理热; 生产率高（冶炼时间在20分钟以内）； 质量好（*气体含量少：（因为CO的反应搅拌，将N、 H除去）可以生产超纯净钢,有害成份（S、P、N、H、O）〈80ppm； 冶炼成本低，耐火材料用量比平炉及电炉用量低； 原材料适应性强，高P、低P都可以。 转炉设备 转炉炉体及转炉倾动系统 铁水、废钢、散状材料设备 氧枪提升机构 转炉烟气净化与回收设备 转炉炉体及转炉倾动系统 转炉炉容比（V/T） 是指转炉腔内的自由空间的容积V(单位m3)与金属装入量(铁水+废钢+生铁块 单位t)之比。 装入量过大，则炉容比相对就小，在吹炼过程中可能导致喷溅增加、金属损耗增加、易烧枪粘钢； 装入量过小，则熔池变浅，炉底会因氧气射流对金属液的强烈冲击而过早损坏，甚至造成漏钢，并会降低转炉的金属料种类等因素有关。 大型转炉的炉容比一般在0.9～1.05米3/吨之间，而小型转炉的炉容比在0.8米3/吨左右。 通常当转炉容量小、或铁水含磷高、或供氧化强度大、喷孔数少、用铁矿石或氧化铁皮做冷却剂等情况，则炉容比应选取上限。反之则选取靠下限。 转炉高径比（H/D） 是指转炉腔内的自由空间的高度(单位m)与熔池直径比m之比。 高径比一般为0.8-1.8; 决定转炉氧枪的吹炼强度，冶炼时间等； 同时影响溅渣的好坏； 决定氧枪喷头的设计参数，如喷头的射流角等. 2 氧气射流及熔池搅拌 氧枪吹炼参数决定转炉的冶炼过程及冶炼结果 氧枪心藏是氧枪喷头； 有关氧枪及氧枪喷头设计有专门介绍 氧气射流属于气体动力学的范畴。 氧气射流对熔池的物理作用 转炉实际上是一个黑箱，对炉内的运动状态是冷态实验的分析结果。 氧流作用下熔池的循环运动，动量传递，氧压或氧速越高，凹坑越深，搅拌加剧。 ? 氧气射流对熔池的化学作用 直接氧化---氧气射流直接与杂质元素产生氧化反应； 间接氧化---氧气射流先与Fe反应生成后FeO ，FeO传氧给杂质元素。 是直接氧化还是间接氧化为主呢？ 是间接氧化为主，最主要一点是由于氧流是集中于作用区附近（4％的面积），而不是高度分散在熔池中。 氧枪喷头的种类 直简型 收缩型 拉瓦尔型 多孔拉瓦尔型。（马赫数控制在1.8-2.1） 喷头设计需考虑的因素 主要根据炼钢车间生产能力大小、原料条件、供氧能力、水冷条件和炉气净化设备的能力来决定。 考虑到转炉的炉膛高度、直径大小、熔池深度等参数确定其孔数、喷孔出口马赫数和氧流股直径。 对于原料中废钢比高、高磷铁水冶炼或需二次燃烧提温等情况，则其氧枪喷头的设计就需特殊考虑。 喉口直径的计算 当供氧量Q和喷嘴前氧压确定后，就可以按弗林公式计算喉口直径，即： 式中 T0——氧气滞止温度，k； A——喉口断面积，cm2； P0——喷嘴前压力（吹损时允许正偏离20%）， Mpa（绝对）。 此外喷嘴加工的光洁度对流量也有一定的影响，因粗糙表面必定增加附面层高度。 枪位高度范围 枪位高低，对氧枪喷头出口马赫数M的选取有着直接影响。 在一定的氧射流出口速度下，枪位高可避免烧枪，但为保持射流对熔化的搅拌能力，即保证一定的冲击深度，需要降枪； 射流出口马赫数M决定枪位。 喷枪高度的确定 根据所取的冲击深度和喷头设计得到的各项参数，就可以确定喷枪高度。 现以计算三孔喷头为例，计算喷枪高度。由于P0=8kg/cm2，M出=1.845，d*=23.2mm，d出=28.4mm，T0=303K，，设熔池深度为1000mm，假定取平均冲击深度为熔池深度的25%，则h=250mm， 喷枪高度H为 :1050mm 熔池冲击深度 氧气射流深入熔池的深度（即冲击深度）对吹炼工艺影响很大，必须保证氧流对熔池具有合适的冲击深度，使熔池得到均匀而强烈的搅拌，即有较大的脱碳速度，同时又具有一定的化渣能力